8.5.4. Обменные токи и магнитные формфакторы

Заметные эффекты пионных обменных токов обнаружены также в магнитных моментах и магнитных формфакторах Не и Это является еще одним ключевым примером наличия пионов в ядрах [10].

Плотность магнитного момента ядра связана с его полным током соотношением

Для ядер с которые имеют спин упругий магнитный формфактор имеет только магнитную дипольную часть, выражающуюся в виде

Здесь — магнитный момент в ядерных магнетонах, так что Если ограничиться одно- и двухчастичными токами, то плотность полного тока системы с будет равна

Это является обобщением уравнения (8.49) на случай трех частиц.

Волновые функции имеют доминирующую -волновую компоненту. Кроме того, тензорная сила порождает примеси -состояния со структурой Основное состояние системы с хорошо описывается выражением

Полная вероятность -состояния составляет около 7—8%. Волновые функции систем с полученные современными методами с использованием реалистических двухчастичных взаимодействий, могут считаться вполне надежными, хотя и не на таком уровне, как волновая функция дейтрона. Рассчитанные зарядовые форм-факторы

хорошо согласуются с экспериметальными данными при а энергии связи воспроизводятся с точностью до 1 МэВ.

Поведение магнитных формфакторов очень напоминает поведение амплитуд перехода для электрорасщепления дейтрона на пороге: как и в дейтронном случае, вклады и -состояний в матричный элемент одночастичного тока интерферируют деструктивно. Как видно из рис. 8.9, описание с одними нуклонами терпит полную неудачу для всех значений кроме самых малых. Очевидно, что вклады обменных токов объясняют расхождение. Доминирует снова кролл-рудермановский (парный) ток, тогда как обменный ток является лишь малой поправкой. Вклад пионного полюса очень быстро падает с увеличением и им можно пренебречь. При больших передачах импульса результаты становятся более модельно-зависимыми, в частности из-за их увеличивающейся чувствительности к деталям адронных формфакторов.

Рис. 8.9. Зависимость эффектов мезониого обменного тока в магнитных формфакторах от переданного импульса Экспериментальные данные для работ Cavedon et al., 1982 и Dunn et al., 1983; для H из работы Juster et al., 1985. Штриховые кривые — теоретические формфакторы из реалистических трехтельных расчетов с учетом только нуклонных степеней свободы; сплошные кривые включают вклады от пионного и А- обменных токов с псевдовекторной -связью (из работ Hajduk et al., 1983; Strueve et al., 1983, а также из частного сообщения)

При получаем предельный случай статического момента. Исторически первое указание на существование в ядрах

ненуклонных степеней свободы появилось из расхождения между наблюденным изовекторным магнитным моментом системы с

(в единицах и его значением, получающимся в чисто нуклонных расчетах [7]. Около 60% практически модельно независимого расхождения обусловлено хорошо установленным пионным обменным током, т.е. Оставшуюся часть можно объяснить вкладом хотя этот член более модельно-зависим. Фактически ситуация здесь близка к захвату тепловых нейтронов Это можно объяснить следующим образом.

Вследствие антисимметрии волновой функции двух нуклонов та часть оператора системы с которая происходит от пионного и -обменных токов (8.80) и (8.81), связывает преимущественно пространственно-симметричные состояния -пары с Другие матричные элементы, где пара находится в относительном -состоянии, включают высшие мультипольности по отношению к этой паре и поэтому подавлены.

Допустим теперь, что с точностью до нормировки короткодействующие двухчастичные корреляции для синглетных и триплетных по спину пар в системе с точно такие же, как в системе с Тогда можно ожидать, что физика, определяющая обменную поправку к изовекторному магнитному моменту системы с та же самая, что и физика, определяющая вклад обменного тока в захват тепловых нейтронов так что матричные элементы в этих случаях пропорциональны друг другу. Допустим, что порядок отношения указанных матричных элементов устанавливается модельно-независимыми частями Из уравнения (8.93) и табл. 8.4 при этом получаем

что находится в замечательном согласии с эмпирическим значением Согласующаяся с этим результатом независимая информация о -вкладе в получается из анализа -распада трития на языке обменных токов слабого взаимодействия, который будет обсуждаться в разделе 9.7.2.

Итак, магнитные свойства системы с и их интерпретация через обменные токи дают хорошее обоснование той физической картине, которая возникла при анализе развала дейтрона.